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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 1
Die Beleuchtung mitkünstlichem Licht
Grundlagen der Lichttechnik
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 2
Was ist Licht?
Farbige Objekte werden nur farbig gesehen, wenn das Spektrum
der Lichtquelle diese Farben enthält.
Sichtbarer Teil der elektromagnetischen Strahlung,
die aus schwingenden Energiequanten besteht
Lichtgeschwindigkeit: 2,98 x 108 m/s, also etwa300.000 km/s
Lichtspektrum: 380 Nanometer (Violett) bis 780
Nanometer (Rot)
Weißes Sonnenlicht ist die Summe aller Farbendes Lichtspektrums
G g f
. Q u e l l e n a n g a b e n i c h t v e r g e s s e n
© licht.de
© licht.de
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 3
Die Augen – „unsere Kamera“
Im Auge gibt es etwa 130 Millionen
Sehzellen, unterschieden in Stäbchenund Zapfen.
Stäbchen: Helligkeitssehen,Zapfen: Farbsehen
Adaptation: Anpassung des Auges an
Helligkeitsänderungen
Dunkeladaptation dauert deutlichlänger als Helladaptation.
80 Prozent der Informationen werden über die Augen
aufgenommen.
Fotolia.com: Bonnie C. Marquette
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Hier könnte eine Bildunterschrif t stehen.Vom Feuer zur LED
Vor 300.000 Jahren: Feuer als Wärme- und
Lichtquelle
Um 260 v. Chr.: Bau des Leuchtturmsvon Alexandria
1783: Gewinnung von Gas aus
Steinkohle für den Einsatz in Laternen
1879: Erfindung der Glühlampe
Ab 1880: Erfindung der ersten
Leuchtstofflampen
1995: Präsentation der ersten LED mitweißem Licht
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Lichttechnische Begriffe und Größen
G g f .
Q u e l l e n a n g a b e n i c h t v e r g
e s s e n
Größe Erklärung Einheit Abkürzung Symbol
Lichtstrom Lichtleistung einer
Lampe
Lumen lm
Lichtstärke Lichtstrom in eine
Richtung
Candela cd I
Lichtausbeute Lichtstrom pro
Leistungsaufnahme
Lumen/Watt lm/W
Leuchtdichte Helligkeitseindruck
einer Fläche
Candela/
Quadratmeter
cd/m2 L
Beleuchtungsstärke Lichtstrom auf einer
bestimmten Fläche
Lux lx E
Reflexionsgrad Lichtreflexion einer
Fläche
Prozent p p
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Für die Planung: Gütemerkmale
stehen in Beziehung zueinander
Faktoren guter Beleuchtung
Sehleistung , bestimmt durch
Beleuchtungsniveau
Blendungsbegrenzung
Sehkomfort , bestimmt durch
Farbwiedergabe
Helligkeitsverteilung
Visuelles Ambiente, bestimmt durch
Lichtrichtung/Schattigkeit
Lichtfarbe
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 7
Hier könnte eine Bildunterschrif t stehen.Gütemerkmale für die Sehleistung
Beleuchtungsniveau
Beleuchtungsstärke
Reflexionsgrad (z. B. der Wände)
Je geringer die Reflexionsgrade, desto höher
muss die Beleuchtungsstärke sein.
Blendungsbegrenzung
Direktblendung
Reflexblendung
Blendung stört das Wohlbefinden und kann
die Sehleistung herabsetzen.
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Beleuchtungsstärke – Normen
Normen geben Beleuchtungsstärke vor, z.B.
DIN EN 12464-1 für Arbeitsstätten in Innenräumen
DIN EN 13201-2 für Straßenbeleuchtung
Beispiele zur Beleuchtungsstärke (gemessen in Lux, lx)
Büro 500 lx Parkplatz 15 lx
Feinmechanik 1.000 lx Küche 500 lx
Operationsfeld 100.000 lx Treppen 150 lx
Zum Vergleich: Beleuchtungsstärken des Tageslichts
Wolkenloser Sommertag 100.000 lx
Trüber Wintertag 3.000 lx
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 9
Beleuchtungsstärke – Wartungswert
Das Beleuchtungsniveau einer Anlage nimmt im Betrieb durch
Verschmutzung und Alterung von Leuchten, Lampen und Räumen ab.
Neuanlagen müssen daher höhere Beleuchtungsstärken (= Neuwert) aufweisen.
Normen geben Wartungswerte der Beleuchtungsstärke (= Mittelwert auf der
Bewertungsfläche) vor.
Diese Wartungswerte dürfen nicht unterschritten werden.
Zur Berechnung des Neuwerts legen Planer und Betreiber Wartungsfaktoren fest.
Sie berücksichtigen Art der Leuchten und Lampen, Verschmutzungsgefahr und
Wartungsintervalle.
Formel für die Planung:
Wartungswert = Wartungsfaktor x Neuwert
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Blendungsbegrenzung – Direktblendung
Direktblendung entsteht durch
zu hohe Leuchtdichten
frei strahlende Lampen
falsch montierte Leuchten
Blendung vermeiden:
Lampen abschirmenAnbringung von Leuchten korrigieren
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Blendungsbegrenzung – Reflexblendung
Reflexblendung entsteht durch
Lampen, Leuchten oder Fenstern mit zuhohen Leuchtdichten
an spiegelnden oder glänzenden Oberflächen(z.B. nasse Straßen, Bildschirme)
Beispiel: Leuchtdichtegrenzwert
Bildschirm mit Positivdarstellung,
mittlere Leuchtdichte 1.000 cd/m2
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Reflexblendung reduzieren:
Auswahl richtiger Leuchten und Lampen
Günstige Anordnung der Lichtquellen
Reduktion der Leuchtdichten im Fall von Spiegelungen
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Gütemerkmale für den Sehkomfort
Harmonische Helligkeitsverteilung
unterstützt das Sehen durch ein ausgewogenes Verhältnis der Leuchtdichten strukturiert Räume
Gute Farbwiedergabe erleichtert das fehlerfreie Erkennen und Unterscheiden von Farben
beeinflusst Raumklima und Raumstimmung
Der Farbwiedergabe-Index R a beschreibt, wie gut Lampen natürliche Farben wiedergeben
(Optimalwert R a = 100).
Ggf. Quellenangabe nicht vergessen Ggf. Quellenangabe nicht vergessen Ggf. Quellenangabe nicht vergessen
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Gütemerkmale für das visuelle Ambiente
Lichtfarben
Warmweiß (< 3.300 Kelvin)
Neutralweiß (3.300 – 5.300 K)
Tageslichtweiß (> 5.300 K)
Lichtrichtung
Direktes (gerichtetes) Licht
Diffuses (ungerichtetes) Licht
Schattigkeit
macht Objekte plastisch
betont Oberflächenstrukturen
Tipp für angenehme Kontraste: Ausgewogene Mischung diffuses + gerichtetes Licht
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Lichtfarbe und Farbwiedergabe von Lampen
Die Farbwiedergabe-Qualität einer Lampe wird bestimmt von der spektralen Zusammensetzungihres Lichts.
Das Licht von Lampen gleicher Lichtfarbe kann eine unterschiedliche spektrale
Zusammensetzung haben.
Es ist deshalb nicht möglich, von der Lichtfarbe auf die Farbwiedergabe zu schließen.
Farbbezeichnung von Lampen
Jede Lampe trägt eine Farbbezeichnung. Drei Ziffern informieren über Farbwiedergabe und
Lichtfarbe
1. Ziffer: Farbwiedergabe, z. B. 9 für Ra-Bereich 90 – 100
2. + 3. Ziffer: Farbtemperatur, z. B. 27 für Farbtemperatur 2.700 K
Beispiel: Leuchtstofflampe mit Farbbezeichnung 830
Diese Leuchtstofflampe hat einen guten Ra-Wert zwischen 80 und 90 und einewarmweiße Lichtfarbe von 3.000 K.
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 15
Grundsätzlich gibt es drei Typen von Lichtquellen:
Temperaturstrahler: Glüh- und Halogenglühlampen
Entladungslampen: Leuchtstoff-, Hoch- und Niederdrucklampen
Festkörperstrahler: LEDs und OLeds – (organische) Licht emittierende Dioden
Alle drei Typen von Lichtquellen bieten unterschiedliche Modelle und
Modellvarianten.
Lampen/Lichtquellen im Überblick
Ggf. Quellenangabe nicht vergessen Ggf. Quellenangabe nicht vergessen Ggf. Quellenangabe nicht vergessen
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 16
Hier könnte eine Bildunterschrif t stehen.Lichtquellen: technische Größen
Von Watt bis Kelvin
Technische Maßzahlen erleichtern die Auswahl von Lampen:
Elektrische Leistung Einheit: Watt (W)
Lichtstrom Einheit: Lumen (lm)
Effizienz/Lichtausbeute Einheit: Lumen pro Watt (lm/W)
Farbwiedergabe Einheit: Farbwiedergabeindex (Ra)
Farbtemperatur Einheit: Kelvin (K)
Eventuell kurze Bildunterschrift
G g
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Lichtfarbe und FarbtemperaturWarmweiß < 3.300 K
Neutralweiß 3.300 – 5.300 K
Tageslichtweiß > 5.300 K
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 17
Leuchten: Anforderungen und Eigenschaften
1. Anforderungen Zweck, z. B. Innen oder Außenleuchte
Art und Anzahl der Lampen
Bauart, z. B. offene/geschlossene Leuchte Art der Montage, z. B. Einbauleuchte
2. Eigenschaften
lichttechnische Eigenschaften
elektrotechnische Eigenschaften
mechanische Eigenschaften
äußerer Form
Erst planen, dann auswählen.
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 18
Hier könnte eine Bildunterschrif t stehen.Leuchten: technische Größen
Lichttechnische Eigenschaften, z. B.
Lichtstromverteilung
Lichtstärkeverteilung
Leuchtdichteverteilung
Leuchtenbetriebswirkungsgrad
Elektrotechnische Eigenschaften, z. B.
elektrische Sicherheit Vorschaltgeräte
Funkentstörung
Schutzklasse
Schutzart (Ingress Protection)
Simulation:
Abschirmung einer
Leuchte
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 19
Leuchten: moderne Steuerung
Betriebsgeräte
Elektronische Vorschaltgeräte Transformatoren/Kondensatoren
Starter und Zündgeräte
Lichtmanagement
Elektronische Steuerung der Beleuchtungin Abhängigkeit von:
Tageslichteinfall Anwesenheit
Raumnutzung
Einfache Bedienung, z.B. mit
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Schon ein Präsenzmelder spart bis zu 10 % Energie.
Tageslichtabhängige Regelung spart bis zu 35 % Energie.
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 20
Hier könnte eine Bildunterschrif t stehen.Grundlagen der Planung
Eine gute Beleuchtungsplanung berücksichtigt die Bedürfnisse der Nutzer
erfüllt relevante Normen
ist energieeffizient
Erforderliche Angaben zur Planung
Raumpläne/Grundriss Farben/Reflexionsgrade (Wände, Decken)
Funktion des Raumes/Sehaufgaben
Möblierung bzw. Maschinenanordnung
Betriebsbedingungen (Staub, Feuchtigkeit)
Bei Straßen: Anlagengeometrie und
Reflexionseigenschaften des Straßenbelags
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Kosten der Beleuchtung
Beleuchtungskosten setzen sich zusammen aus:
Anlagekosten (Anschaffung, Installation)
Betriebskosten
Betriebskosten setzen sich zusammen aus:
Wartungskosten (Lampenersatz, Lohnkosten)
Stromkosten
Stromkosten machen bis zu 70 Prozent der Gesamtkosten einer
Beleuchtungsanlage aus.Der Einsatz effizienter Lichttechnik spart Energie und Kosten.
Beispiel: Stromkosten
Energiesparlampe (11 Watt)
0,011 kW 8.000 h 0,18 Euro =
15,84 Euro/Jahr
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Die Beleuchtung mit künstlichem Licht | Seite 22
Energieeffizientes Licht
Faktoren einer Energie sparenden Beleuchtung sind:
Effiziente Lichtquellen, wie etwa LEDs
Leuchten mit hohem Wirkungsgrad und optimaler Lichtstärkeverteilung
Bedarfsorientiertes Lichtmanagement
Tageslichtnutzung
Optimale Beleuchtung = maximale Qualität + minimaler Verbrauch
Sparpotenzial Innenbeleuchtung: bis zu 75 Prozent weniger Strom
Der Energieaufwand für Beleuchtung geht in die energetische Bewertung von
Gebäuden ein (Norm: DIN V 18599).
Li h d U l
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Licht und Umwelt
EU setzt Maßstäbe
Die Europäische Union (EU) definiert in höchster Instanz die Anforderungen für
Klimaschutz
Naturschutz
Gesundheitsschutz
Nachhaltigkeit
Relevante Richtlinien sind z. B.:
Ökodesignrichtlinie/ErP-Richtlinie (Energy related Products)
EPBD-Richtlinie (Energy Performance of Buildings Directive)
Die EU will ihren Energieverbrauch bis 2020 um 20 % reduzieren.Effiziente Beleuchtung hilft, dieses Ziel zu erreichen.
W i I f i
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Weitere Informationen
Weitere Informationen zum Thema finden Sie
im Heft licht.wissen 01
„Die Beleuchtung mit künstlichem Licht“ (62 Seiten)
Das Heft kann bestellt werden bei licht.de:
Diese und andere Ausgaben der Schriftenreihe
licht.wissen gibt es auch als kostenlosen Downloadunter www.licht.de
Weitere Informationen zur Beleuchtung:Deutsche Lichttechnische Gesellschaft (LiTG),
www.litg.de
Normen zum Thema Licht und Beleuchtung:
Beuth-Verlag, www.beuth.de
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Herausgeber
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